بدءًا من محطات الشحن العامة في مراكز التسوق ومحطات السفر على الطرق السريعة وحتى مستودعات شحن الأساطيل في محطات الشاحنات والمجمعات اللوجستية، يتم نشر البنية التحتية لشحن المركبات الكهربائية (EV) عبر مجموعة متنوعة من البيئات. وفي كل هذه التطبيقات، يلعب الاتصال اللاسلكي دورًا أساسيًا - ليس فقط من خلال تمكين التشخيص عن بعد والختم الزمني للمعاملات، ولكن أيضًا من خلال السماح للمركبات ذاتية القيادة (AVs) بتنزيل خرائط عالية الوضوح (HD).
في الوقت الحالي، تظل موثوقية الشاحن نقطة ضعف رئيسية في الصناعة. وجدت دراسة أجرتها جامعة كاليفورنيا حول أجهزة الشحن العامة في منطقة خليج سان فرانسيسكو أن 72.5% منها فقط كانت فعالة . يمكّن اتصال الشبكة اللاسلكية المشغلين من مراقبة المعدات عن بعد واستكشاف الأخطاء وإصلاحها وحتى إصلاحها (على سبيل المثال عبر إعادة التشغيل عن بعد أو تنزيل التصحيح)، وبالتالي منع فقدان الأعمال بسبب وقت التوقف عن العمل. علاوة على ذلك، يضمن الاتصال الموثوق أن أجهزة الشحن الممولة من برنامج صيغة البنية التحتية الوطنية للمركبات الكهربائية (NEVI) في الولايات المتحدة يمكنها تلبية متطلبات وقت التشغيل الصارمة بنسبة 97%.
فيما يلي تفصيل تفصيلي لكيفية تمكين GNSS (النظام العالمي للملاحة عبر الأقمار الصناعية) , الخلوي (4G/5G) و Wi-Fi لهذه التطبيقات، إلى جانب الاعتبارات الأساسية عند اختيار الهوائي المناسب لكل تقنية.
1. GNSS: توقيت وتحديد المواقع عالي الدقة
على الرغم من أن محطات شحن المركبات الكهربائية مثبتة بقواعد خرسانية وتظل ثابتة، إلا أنها تعتمد بشكل كبير على GNSS لتطبيقات التوقيت الدقيقة ، مثل إنشاء طوابع زمنية آمنة لمعاملات الدفع.
النقاط الرئيسية لاختيار الهوائي ونشره
هوائيات التصحيح: هذه هي الخيار المثالي. نظرًا لأن محطات الشحن مثبتة بشكل دائم، فمن السهل التأكد من أن الهوائي يتمتع برؤية واضحة دون عائق للسماء. تدعم هوائيات التصحيح الاستقطاب الدائري ، الذي يتطابق تمامًا مع الإشارات المستقطبة الدائرية المرسلة عبر الأقمار الصناعية. يزيد الكسب العالي ومركز الطور المستقر من أداء وموثوقية تطبيقات التوقيت بشكل كبير.
تحديد المواقع عالي الدقة (DGNSS/RTK): في سيناريوهات محددة - مثل حافلات النقل العام التي تستخدم المنساخ العلوي للشحن - يمكن لتقنيات تحديد المواقع التفاضلية GNSS (DGNSS) والحركية في الوقت الحقيقي (RTK) تحقيق دقة أقل من سنتيمتر واحد . هذه الدقة على مستوى السنتيمتر تمكن نظام مساعدة السائق المتقدم (ADAS) في السيارة من توجيه الحافلة وتثبيتها بشكل لا تشوبه شائبة باستخدام المنساخ، مما يزيل الضرر الجسدي الذي يحدث عندما يخطئ السائقون في تقدير المناورات.
حماية البيئة وتخفيف التدخل
مقاومة الطقس: نظرًا لأن هوائيات محطة الشحن تواجه التعرض طويل الأمد للعناصر، فيجب أن تتميز بغلاف IP67 وتصنيف مقاوم للأشعة فوق البنفسجية .
الحماية من زيادة التيار: يمثل البرق خطرًا كبيرًا على أجهزة الشحن التي تفتقر إلى مظلة واقية. يجب على المشغلين البحث عن النماذج التي تتوافق مع معايير الحماية من زيادة التيار IEC 61000-4-5/الفئة 4
مكافحة جثم الطيور: يمكن للطيور الجثمية حجب إشارات الأقمار الصناعية. لإحباط ذلك، اختر تصميم العلبة أو موقع التثبيت الذي يجعل الجلوس غير مريح أو غير مريح للطيور.
2. الهاتف الخلوي (4G/5G): اتصال واسع النطاق غير محدد المنطقة
توفر الشبكات الخلوية 4G و5G طريقة ملائمة لتزويد محطات الشحن باتصال واسع النطاق عالي السرعة، مما يلغي الحاجة إلى تشغيل كابلات Ethernet التقليدية. في العديد من المواقع النائية، مثل محطات الاستراحة على الطرق السريعة الريفية، غالبًا ما تكون شبكة الاتصالات الخلوية هي شبكة الاتصالات الوحيدة المتاحة. يعد هذا الاتصال بمثابة العمود الفقري الحاسم لمبادرات الحكومة الأمريكية التي تهدف إلى بناء محطات شحن عامة للمركبات الكهربائية على طول الطرق السريعة للتخفيف من القلق بشأن المدى الذي يجعل المستهلكين ملتزمين بنماذج محركات الاحتراق الداخلي (ICE).
النقاط الرئيسية لاختيار الهوائي ونشره
توافق النطاق: ما لم يكن الشاحن مرفقًا بخطة لاسلكية محددة خارج الصندوق، فمن المستحيل التنبؤ بمشغل الهاتف المحمول الذي سيوفر الخدمة بمجرد تثبيته. ولذلك، يجب تحديد متطلبات نطاق الهوائي من خلال الترددات المحددة التي تدعمها الوحدة الخلوية الداخلية للشاحن.
تعايش الإشارة وتخفيفها: يجب أن يتعايش النظام الخلوي بسلام مع نظام GNSS الخاص بالشاحن. يجب أن يتميز هوائي GNSS بقدرات استثنائية للرفض خارج النطاق. على سبيل المثال، يوفر هوائي KEESUN رفضًا أكبر من 80 ديسيبل عند ترددات LTE شائعة الاستخدام بين 700 ميجا هرتز و1 جيجا هرتز، وأكثر من 60 ديسيبل من الرفض بين 1820 ميجا هرتز و3500 ميجا هرتز. ويضمن ذلك عدم المساس بأداء توقيت GNSS، حتى عند تثبيته بجوار جهاز إرسال وهوائي LTE مباشرةً.
3. شبكة Wi-Fi: اتصال تكميلي ذو نطاق ترددي عالٍ وبدون رسوم
إذا كانت حديقة الخدمات اللوجستية أو محطة السفر تتميز بالفعل بتغطية واسعة النطاق لشبكة Wi-Fi خارجية، فيمكن أن تعمل شبكة Wi-Fi كشبكة أساسية أو شبكة احتياطية/احتياطية للشبكة الخلوية. بالإضافة إلى ذلك، تعمل شبكة Wi-Fi كجسر مثالي للاتصالات بين السيارة والشاحن.
سيناريوهات التطبيق الأساسية
تنزيلات ضخمة للبيانات (مثل الخرائط عالية الدقة): تتطلب المركبات الكهربائية ذاتية القيادة بالكامل خرائط مفصلة وعالية الدقة لضمان السلامة، وملفات الخرائط هذه هائلة. يؤدي استخدام نافذة شحن السيارة لتنزيل بيانات خريطة المرحلة التالية عبر شبكة Wi-Fi إلى تجنب رسوم البيانات الخلوية الباهظة الثمن.
جمع بيانات الاتصالات عن بعد: سواء كانت السيارة مستقلة تمامًا أو كان بها سائق بشري خلف عجلة القيادة، فإن سحب بيانات صحة السيارة وتشخيصها أثناء وقوفها عند الشاحن يساعد مديري الأساطيل على تحديد المشكلات الناشئة قبل أن تتصاعد إلى إصلاحات مكلفة ووقت توقف طويل الأمد. بالمقارنة بنقل هذه البيانات عبر الشبكة الخلوية أثناء السير على الطريق، فإن استخدام Wi-Fi في الشاحن يلغي رسوم مشغل شبكة الجوال تمامًا.
